專利名稱：一種微波熱療裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及醫(yī)療設備，進一步是指用于人體熱療的微波熱療裝置。
背景技術：
一般微波體外熱療是把微波輻射器對準病灶，以貼近的或遠離的方式進行持續(xù)加熱。本實用新型引述實用新型專利申請?zhí)?0106492.0，該實用新型采用中遠距離聚焦輻射場方式進行固定位置的熱療?，F(xiàn)有技術的同共點是，把微波輻射器對準被輻照的病灶部位進行持續(xù)的加熱，以期利用微波透熱效果達到殺死病變組織的目的。
根據(jù)研究，無論采用近場微波還是采用中遠場聚焦微波，微波的強度在人體組織內被迅速吸收而衰減，特別是病變部位較深的(5-15cm)熱療。采用專利申請?zhí)?0106492.0的實用新型，實際實施中發(fā)現(xiàn)在皮膚耐受極限的條件下需持續(xù)加溫60一75分鐘才能達到殺死癌細胞的目的，可見皮膚與人的精神在治療過程中承受了很大的壓力。雖然人體內病變(腫瘤)部位微循環(huán)較差、升溫較快，但要達到深層腫瘤的治療目的，腫瘤部位的熱聚積單靠皮膚極限耐受條件下的大功率加熱是風險很高的作法。急驟衰減的微波到達深部病灶時能量已經(jīng)很微弱了，因此通常微波深部加熱的時間就很長。病人由于不能動，長達120分鐘以上的治療更顯得痛苦。同時，長時間的加熱造成人體生物組織的“熱耐受”嚴重，影響下次治療效果。
熱耐受是所有生物組織的普遍現(xiàn)象，其表現(xiàn)為第一次加熱后引起細胞對再次加熱的抗拒。其不但影響腫瘤對加溫的敏感性也影響到腫瘤對放療化療的敏感性，同時使高熱抗癌效應減弱。經(jīng)研究，長時間較低溫度緩慢升溫，容易導致熱耐受發(fā)生；這提示在加溫治癌時，必須在盡可能短的時間內，使腫瘤達到足夠的致死溫度。由于正常的細胞與腫瘤細胞熱耐受不同，熱療技術是在腫瘤細胞得到應有加溫前，應避免腫瘤組織發(fā)生熱耐受，而導致先使正常組織熱耐受?，F(xiàn)有技術受到皮膚極限耐受力的影響，對深部腫瘤的加溫，需要長時間的熱聚積，非常容易使正常組織先于腫瘤組織發(fā)生熱耐受。
另外，由于人體表面適于采用微波熱療的、內有腫瘤病灶的各部位或多或少呈現(xiàn)外凸的曲面形態(tài)，特別是沿身體長度即X向呈外凸柱狀、外凸錐狀、外凸腰鼓狀(統(tǒng)稱外凸柱狀或柱狀凸曲率)的局部曲面形態(tài)比較多，如大腿、臂膀、胸部等，現(xiàn)有技術的熱療對病變部位凸曲率或柱狀凸曲率的表面采用較大加熱面(大焦癍)直射式加熱，其實也屬不均勻加熱。凸起的最高點較少發(fā)生散射但接受輻射功率密度大，容易灼傷；而邊緣部分反射、散射嚴重，吸收微波能量少。因此，在人體凸起部作常規(guī)微波熱療時除了加熱不均勻外需要更多的加熱時間。
實用新型內容本實用新型的目的是，研制出微波熱療裝置，它可使微波輻射器始終對準病灶且與皮膚各種表面形態(tài)保持定距離掃描運動，并可有效減少皮膚灼傷，以克服現(xiàn)有技術的所述缺陷，還具有適用范圍寬、對人體病灶部位加熱時間短、可提高療效的特點。
本實用新型的技術方案是，所述微波熱療裝置包括床體和連接了微波饋線的輻射器，其技術特點是，所述輻射器安裝在使該輻射器始終對準輻射目標并相對該目標空間表面作定距離及一個或一個以上方向擺動掃描的擺動機構上。
以下對本實用新型做出進一步說明。
本實用新型所述一個或一個以上方向是指病床長度方向之縱向(X向)或與該方向垂直在同一平面的橫向(Y向)，或平行于所述橫向的平行軸線方向。
參見圖1和圖2，本實用新型的一種具體結構是，所述微波熱療裝置有連接了微波饋線15的輻射器2和床身55，所述床身55裝有可使其沿長度方向作前后平移的驅動機構(可以是已有技術之機構)，該床身55下部裝有托架65，升降機構46的上端45同所述托架65相連接，其技術特點是，所述升降機構46的下端固定安裝在定圈43下部而所述床身55一端則位于所述定圈43的圈孔中，該定圈43下部固定安裝在由左支架47和右支架51組成的底座上，所述定圈43外周裝有一個與該定圈43組成滑動副的擺動圈42；如圖2所示，該擺動圈42下部有輪齒與裝在動力軸49上的驅動齒輪50相嚙合，空心懸臂41的一端固定安裝在所述擺動圈42上部而另一端(懸空端)裝有一個固定盤38，軸套5的上端與安裝在該固定盤38中心孔中的鉸接軸一端相連而該鉸接軸另一端與驅動機構57的動力軸相連接，裝在所述軸套5中的空心軸56的下端安裝了帶有鏡頭1的輻射器2，該空心軸56上端裝有由頂部動力裝置39驅動的螺桿37而組成可使所述空心軸56相對所述軸套5作軸向移動的輻射器伸縮機構，所述空心懸臂41的懸空端及固定盤38、軸套5、空心軸56置于一個由上部剛性護罩40和下部雙向折疊罩44組成的護罩中。
本實用新型所述裝置的機械運行工作原理是，與動力源相接的所述動力軸49按設定角度作正反(順、逆時針)往復轉動時，則經(jīng)驅動齒輪50帶動擺動圈42以一定頻率作相對于定圈43左、右往復擺動(參見圖1和圖3)，即實現(xiàn)了使固定安裝在擺動圈42上的空心懸臂41及輻射器2作相應運動；參見圖1和圖3，當合理設置所述輻射器2相對患者身體病灶21的距離和擺動角度，就可實現(xiàn)微波輻射器始終對準該病灶而微波透過皮膚的位置卻不斷發(fā)生變換而有效減少了對皮膚的灼傷，從而克服了現(xiàn)有技術的不足。所述床身55沿長度(亦即人體長度)方向的移動和輻射器2的Y向擺動，就組成了適于實際需要的復合掃描運動。床身55下部的升降機構46和所述輻射器伸縮機構可調節(jié)患者病灶21處于裝置中心點58，而輻射器2經(jīng)軸套56上端的鉸接軸以固定盤38中心軸孔為園心的轉動則可適應人體體表不同凸曲率情況下的掃描。
由以上可知，本實用新型為微波熱療裝置，它可使微波輻射始終對準病灶并可效減少皮膚灼傷，克服了現(xiàn)有技術的所述缺陷，還具有適用范圍寬、因皮膚及相關組織內熱交換相對減少而對人體病灶部位加熱時間短、減輕病人痛苦、可提高療效的特點。
圖1是本實用新型一種實施例正視結構圖；圖2是圖1所示裝置的左視結構示意圖(帶局部剖視)；圖3是本實用新型輻射器工作原理圖；圖4和圖5分別是本實用新型另一種實施例的正視圖和側圖視。
在附圖中1-鏡頭，2-輻射器，4-引線孔，5-軸套，15-饋線 19-人體凸曲率部位，6-軸， 7-動力裝置， 8-Y軸向擺動符號，9-下橫架， 10-X軸向擺動符號，11-輻射器軸向移動符號，12-上立架，13-軸，20-薄膠囊， 21-病灶，24-主軸線，
25-輻射器軸線，31-最高測點，32-輻射器在0錐度時與凸曲率最高測點的距離，33-擺動角，34-偏心距，35-反射角，37-螺桿， 36-凸曲率上掃描點的法線，38-固定盤，39-動力裝置， 40-剛性護罩，41-懸臂， 42-擺動圈，43-定圈44-雙向折疊罩，45-上端， 46-導向套，47-左支架，48-動力裝置， 49-動力軸，50-驅動齒輪， 51-右支架，52-螺桿53-螺母， 55-床身， 56-空心軸，57-驅動機構， 58-中心點，59-X向軸線60-Y向軸線，61-輻射器轉軸線，62-正、反旋轉方向， 64-上側孔，65-托架， 66-墊塊， 68-孔。
具體實施方式
按照附圖和上述結構的本實用新型微波熱療裝置，可采用如下原理和方法確定輻射器的運行線路和實際結構。
適當小的聚焦微波束(小直徑焦癍—照射到皮膚表面的熱象圖簡稱焦癍)，圍繞離病灶最近的體表凸起部法線為軸線，向病灶部作類似圓錐運動的掃描輻射；對皮膚表面來說因聚焦微波束周期的掃描使皮膚較少接受輻射，也就是焦癍運動面積大于焦癍面積，因聚焦微波束始終聚焦在病灶上，雖然微波到達實際病灶的過程有所損耗，但因實際病灶部熱聚積時間比皮膚表面多，所以病灶部溫升較快。
本實用新型規(guī)定，當人體呈平躺或平臥姿式，順著人體的方向為X向，橫向為Y向。根據(jù)CT或其它手段確認的病灶部位中心與病灶部位最接近皮膚表面的一個確定的點(設為D)作一連線，同時認為該連線是皮膚柱狀凸曲面中心位置的法線(簡稱中心法線)。把本實用新型裝置輻射器軸線重合到中心法線，以D為中心確定裝置運動范圍。
在輻射器軸線始終描準病灶部位前提下，輻射器軸線作Y向角度和軸向距離的改變，目的是在皮膚表面發(fā)生盡可能小的微波反射角的條件下獲得盡可能大或小的錐角設置。本實用新型設置最大反射角為0°-15°，最好0°-5°。該反射角指的是輻射器軸線與所在位置凸曲率法線在X和Y向立面上的投影線的不重合度。
本實用新型注意到人體適應微波體外輻射治療的部位，大多屬于凸曲率部位特別是柱狀凸曲率比較多。現(xiàn)有技術在凸曲率部位只作固定式的長時間的持續(xù)輻射。凸曲率越大，現(xiàn)有技術發(fā)生微波散射的可能也越大，造成病灶部位需更長時間加溫，導致皮膚灼傷和熱耐受的風險更大，以及能源浪費和微波污染；本實用新型通過測量治療位置的人體凸曲率或柱狀凸曲率形態(tài)尺寸作為控制裝置的掃描模型，并在輻射能量接觸皮膚部分采用較小聚焦直徑(焦癍)防止了散射；聚焦輻射器圍繞所建控制模型的凸曲率或柱狀凸曲率部位在描準病灶的前提下，焦癍在皮膚表面作封閉軌跡或擺動軌跡的掃描。從而實現(xiàn)在病灶始終被加熱的情況下，減輕了皮膚承擔大劑量輻射而灼傷的風險，同時，由于皮膚及其相關組織內熱交換相對減少，從而整體上減少了加熱時間，減少了病人痛苦，提高了治療效率。
本實用新型裝置的一種實際結構是，輻射器2與裝入軸套5的空心軸56剛性相連，空心軸56另一端有貫通螺母，其通過結合在動力裝置39上的螺桿37，帶動螺桿37穿過貫通螺母帶動輻射器2作軸向移動，以實現(xiàn)外凸錐狀和外凸腰鼓狀表面形態(tài)的徑向移動以保持輻射器與皮膚表面變化的形態(tài)有相等的距離，防止距離變化引起輻射能量變化而致的灼傷。在軸套5的中上側，固定有一平行于Y向軸線60的轉軸，該轉軸插入固定盤38的一端并通過其間貫通中孔，與固定在另一端的輻射器搖擺驅動機構57連接。在治療中把病灶定位在中心點58上，輻射器2軸線25與中心法線重合后的位置作為擺動平衡位置。搖擺驅動機構57帶動輻射器2，X向跟蹤病灶21作擺動，擺動的依據(jù)是病灶凸起的程度，以在皮膚表面盡可能小的微波反射角的條件下以盡可能大些或小些的錐角設置。固定盤38與固定在擺動圈42上的空心且有上側孔64的懸臂41剛性相連。懸臂41中孔對準擺動圈42上孔68部位固定。微波饋線15穿過擺動圈42上孔68和懸臂中孔從上側孔64穿出，成弧狀引入空心軸56的下側孔4并接入輻射器2，弧狀饋線可保持饋線在機構運動時呈彈性變形，而不致發(fā)生損壞及發(fā)生輻射泄漏危險。在懸臂41上固定有饋線剛性護罩40，下側連有雙向折疊罩44。擺動圈42與定圈43成圓周滑動或滾動副。在擺動圈上孔68的徑向對側有一段傳動齒(可以嵌一段齒圈)，固定在定圈43下方的左右支架47、51下方孔內的搖擺動力軸49在擺動驅動機構的帶動下，驅動齒輪50帶動擺動圈42，Y向搖擺，從而帶動聚焦輻射器2實現(xiàn)定心圓周輻射。
在定圈43空心部位下方正中固有一墊塊66，其中間固有一導向套，其中僅作軸向滑動的導桿內固定有一貫通螺母53，內有螺桿52與病床升降動力裝置48固接，動力裝置48固定在墊塊66的中孔內。導桿上端與床托架65固接，床托架65和床身55內分別裝有可分別沿X、Y軸作自動定位移動的驅動源和驅動裝置。
本實用新型的另一種實施例結構是，X向擺動的動力裝置7的軸6上固定有L形下橫架9，下橫架9的另一端與Y向擺動的動力裝置57相連，其軸13上固定有L形上立架12，上立架12的另一端接有伸縮動力裝置39，并通過軸套5內的螺桿37帶動另一端有貫通螺母的空心軸56作軸向伸縮運動，輻射器2在空心軸56的另一端；軸6和軸13相交于同一平面，本裝置是正交于同一平面。目標(病灶21)在交點上，輻射器2的軸線25垂直于X、Y相交平面上。
權利要求1.一種微波熱療裝置，包括床體和連接了微波饋線的輻射器，其特征是，所述輻射器安裝在使該輻射器始終對準輻射目標并相對該目標空間表面作定距離及一個或一個以上方向擺動掃描的擺動機構上。
2.根據(jù)權利要求1所述的微波熱療裝置，它有連接了微波饋線(15)的輻射器2和床身(55)，所述床身(55)裝有可使其沿長度方向作前后平移的驅動機構，該床身(55)下部裝有托架(65)，升降機構(46)的上端(45)同所述托架(65)相連接，其特征是，所述升降機構(46)的下端固定安裝在定圈(43)下部而所述床身(55)一端則位于所述定圈(43)的圈孔中，該定圈(43)下部固定安裝在由左支架(47)和右支架(51)組成的底座上，所述定圈(43)外周裝有一個與該定圈(43)組成滑動副的擺動圈(42)；該擺動圈42下部有輪齒與裝在動力軸(49)上的驅動齒輪(50)相嚙合，空心懸臂(41)的一端固定安裝在所述擺動圈(42)上部而另一端裝有一個固定盤(38)，軸套(5)的上端與安裝在該固定盤(38)中心孔中的鉸接軸一端相連而該鉸接軸另一端與驅動機構(57)的動力軸相連接，裝在所述軸套(5)中的空心軸(56)的下端安裝了帶有鏡頭(1)的輻射器(2)，該空心軸(56)上端裝有由頂部動力裝置(49)驅動的螺桿(37)而組成可使所述空心軸(56)相對所述軸套(5)作軸向移動的輻射器伸縮機構，所述空心懸臂(41)的懸空端及固定盤(38)、軸套(5)、空心軸(56)置于一個由上部剛性護罩(40)和下部雙向折疊罩(44)組成的護罩中。
3.根據(jù)權利要求2所述的微波熱療裝置，其特征是，饋線15穿過擺動圈42上孔68和懸臂中孔從上側孔64穿出，成弧狀引入空心軸56的下側孔4并接入輻射器2。
4.根據(jù)權利要求1所述的微波熱療裝置，其特征是，所述擺動機構的結構是，X向擺動的動力裝置7的軸6上固定有L形下橫架9，下橫架9的另一端與Y向擺動的動力裝置57相連，其軸13上固定有L形上立架12，上立架12的另一端接有伸縮動力裝置39，并通過軸套5內的螺桿37帶動另一端有貫通螺母的空心軸56作軸向伸縮運動，輻射器2在空心軸56的另一端；軸6和軸13正交于同一平面。
專利摘要本實用新型為一種微波熱療裝置，包括床體和連接了微波饋線的輻射器，其結構特點是，所述輻射器安裝在使該輻射器始終對準輻射目標并相對該目標空間表面作定距離及一個或一個以上方向擺動掃描的擺動機構上。本裝置可使輻射器始終對準病灶而顯著減輕對皮膚的灼傷，對人體病灶加熱時間短、療效高。
文檔編號A61N5/04GK2610946SQ0322695
公開日2004年4月14日 申請日期2003年2月18日 優(yōu)先權日2003年2月18日
發(fā)明者吳偉祖 申請人:孫映輝